下一代微波点对点接收器的简化设计.doc
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1、下一代微波点对点接收器的简化设计微波点对点链路是无线移动网络的一个组成部分,它提供了基站(BTS/Nodes)与无线控制器(BSC/RNCs)之间的回传能力,这种架构采用光纤链接成本较高,全球超过半数都采用这种微波链接。受市场向智能手机转移的趋势驱动,近期移动网络流量的迅猛增涨,如视频流等数据需求大大增强,同时也对现有微波回传设备的容量造成了压力。为了使回传网络上的数据吞吐量适应LTE与LTE-Advanced的需求,下一代微波链路需要:朝着越来越高次的数字调制迈进,从如今的QAM256 到未来的QAM4096,从而使一个固定信道分配的容 量增加50%。在传统频带6 GHz至42 GHz内,支
2、持从56 MHz提升至 112 MHz的信道分配。如果载波信噪比(CNR)保持恒 定,则信道带宽每增加一倍,数据吞吐率能力就会 成比例增加。采用如极化分集、信道集合,N N线的多路输入多 路输出(MIMO)等技术。通信系统设计的典型特征就是吞吐力的提升是需要付出一定代价的。要同时支持更高的QAM和信道带宽,微波链路就必须具备更大的动态范围能力以确保所需的最小EVM 性能,特别是QAM大小或带宽每增加一倍会造成接收器灵敏度降低3dB。微波设备必须保持灵活性,因此在支持所有可能的工况时需要一些额外的考虑,同时也要简化接收滤波器和AGC需求以提高性能降低成本。另一个行业发展趋势是完全户外单元(ODU
3、)的出现,其中一体式无线电调制解调器、收发器、开关/多路复用单元和流量接口集成在一个独立的盒子中,并安装在信号塔或其他类似的建筑上。新基站CAPEX/OPEX和现有基站的空间限制都推动这一趋势的发展。传统的分离式户内(IDU)/户外(ODU)系统将微波/射频部件放置在ODU中,通过同轴电缆将其与设备房内(IDU)的另一部分系统连接。同轴电缆最高长度可达300米并进行双向通信,通过一个双工器将中心频率140 MHz的接收器中频信号,从频率中心分布在340 MHz-400 MHz的发送器中频信号中分离出来。虽然这一趋势值得关注,但无论是目前还是可预见的将来,大多出货的微波设备仍然是既有的分离式ID
4、U/ODU系统。这将有益于推动以设计再利用为目的的后端调制解调器结构,这个结构支持原有系统以及下一代ODU平台。工作在1.5 GSPS以上时钟速率的高速DAC和ADC技术的进步使支持4096 QAM及以上的高中频QAM信号的合成与数字化成为可能。有了高动态范围和高过采样率,不仅无需使用传统模拟I/Q实施所需的正交误差校正,同时使得数字域的大多数滤波器也得以实现,从而减少了补偿所需的模拟滤波器和数字均衡器的数量。在发射器的信号路径端,为了合成宽带QAM信号,AD9142和AD9136AD6676发布。AD6676是业界首款基于带通-型ADC的带宽中频接收机子系统(图1),支持高达160 MHz的
5、中频信号带宽,内部时钟频率高达3.2 GHz。-ADC的高过采样能力简化了中频模拟滤波的要求,而这些滤波器在低采样率的ADC是需要用来抑制相邻信道(和干扰/阻塞),否则这些信号会混迭回到IF信号上,从而减小了接收器灵敏度性能。另外,具有160 dBFS/Hz的NSD底(窄带宽QAM信道)的ADC高动态范围会减少双工发送接收机的隔离要求或衰减补偿的模拟AGC范围。AD6676包含一个片上27 dB数字衰减器,精度为1 dB,用于校正初始器件公差和同轴电缆损耗变化引起的静态增益误差。我们先来看一下AD6676中频接收器子系统协同AD9136这样的高速DAC,是如何极大简化传统IDU收发器并同时提高
6、它的性能的。图2上层接收器链路显示一个直接转换方式,用来支持140 MHz和400 MHz的典型低中频接收器和收发器。直接转换收发器架构的挑战有文档可查,但可以通过I/Q平衡校正、直流偏置校正、可调节基带I/Q滤波,以及抑制发射器漏信号的双工器设计进行克服。然而支持最大56 MHz信道带宽和256 QAM的传统IDU接收器已经量产,若需要更大容量而将信道带宽增加2倍,QAM等级提升8倍都是对直接转换架构的重大挑战。高速ADC/DAC技术最新进展有望由数字化IDU取代传统方法,如图2所示。图2下半部分收发器方案仅需4个ICs,具有显著宽松的滤波要求,实现近乎完美的性能。在发送器侧,像工作在1.6
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